Ο διαχωρισμός μεμβράνης είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται στην επιστήμη και τη βιομηχανία για τον διαχωρισμό ουσιών από ένα μείγμα με διήθηση αυτού του μείγματος μέσω μιας πορώδης μεμβράνης. Η ουσία που φιλτράρεται μπορεί να είναι είτε υγρό είτε αέριο. Ο διαχωρισμός μεμβράνης έχει πολλές πρακτικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της διήθησης νερού και της δημιουργίας συμπυκνωμένων διαλυμάτων. Οι κύριοι τύποι διαδικασιών διαχωρισμού μεμβράνης είναι η αντίστροφη όσμωση, η νανοδιήθηση, η υπερδιήθηση και η μικροδιήθηση.
Όταν ένα διάλυμα τροφοδοσίας ή ένα αέριο διέρχεται σε μια πορώδη μεμβράνη υπό υψηλή πίεση, ορισμένες ουσίες από αυτό το μείγμα θα διαπεράσουν τη μεμβράνη στην περιοχή της χαμηλότερης πίεσης, αλλά άλλες ουσίες δεν θα μπορούν να το κάνουν. Η συνοχή και η χημική σύσταση της μεμβράνης καθορίζει ποια υλικά διέρχονται από αυτήν. Για παράδειγμα, μια μεμβράνη που έχει μεγαλύτερους πόρους θα τείνει να αφήνει μεγάλα και μικρά σωματίδια και μια μεμβράνη που έχει μικρότερους πόρους θα αποκλείει τα μεγαλύτερα σωματίδια. Ομοίως, μια μεμβράνη που έχει μια συγκεκριμένη χημική σύνθεση μπορεί να σχεδιαστεί για να φιλτράρει χημικά ορισμένες ενώσεις.
Στην αντίστροφη όσμωση, δύο διαλύματα περιέχονται στις αντίθετες πλευρές της μεμβράνης — το ένα είναι πιο συμπυκνωμένο και το άλλο πιο υδαρές ή λιγότερο συμπυκνωμένο. Η φυσική τάση του νερού να διαχέεται από μια περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης σε μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης αντιστρέφεται από την πίεση που εφαρμόζεται στο εξαιρετικά συμπυκνωμένο διάλυμα. Αυτό αναγκάζει το νερό να ρέει έξω από το εξαιρετικά συμπυκνωμένο διάλυμα κατά μήκος της μεμβράνης, καθιστώντας αυτό το διάλυμα ακόμη πιο συμπυκνωμένο με την απομάκρυνση του νερού. Μέσω αυτής της διαδικασίας μπορούν να παρασκευαστούν γάλα εβαπορέ και άλλα συμπυκνωμένα προϊόντα.
Η νανοδιήθηση χρησιμοποιείται συνήθως στην επεξεργασία του νερού για την αφαίρεση της αλμυρής γεύσης ή της ανεπιθύμητης περιεκτικότητας σε μεταλλικά στοιχεία. Αυτή η μέθοδος αφαιρεί άλατα, όπως το νάτριο και το κάλιο, από το υγρό. Οι μεμβράνες που χρησιμοποιούνται στη νανοδιήθηση έχουν ελαφρώς μεγαλύτερο μέγεθος πόρων από αυτές που χρησιμοποιούνται στην αντίστροφη όσμωση.
Η υπερδιήθηση και η μικροδιήθηση χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό μεγαλύτερων σωματιδίων ενώ αφήνουν μικρότερα σωματίδια να περάσουν από τη μεμβράνη. Οι ιοί, τα βακτήρια και η αιωρούμενη στερεά ύλη αποκλείονται από αυτές τις μεμβράνες με μεγαλύτερους πόρους. Συχνά, η υπερδιήθηση ή η μικροδιήθηση θα χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με μια λεπτότερη μέθοδο φιλτραρίσματος ως μέρος μιας συνολικής βιομηχανικής διαδικασίας.
Πολλές βιομηχανίες χρησιμοποιούν διαχωρισμό μεμβράνης ως μέρος των συνηθισμένων λειτουργιών τους. Για παράδειγμα, η αφαίρεση επιβλαβών αλάτων και ορυκτών που θα μπορούσαν να δημιουργήσουν άλατα ή διάβρωση στο νερό της πηγής είναι σημαντική στη λειτουργία των λεβήτων. Ο διαχωρισμός μεμβράνης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανάκτηση χημικών ενώσεων από ένα ρεύμα αποβλήτων. Η αφαλάτωση είναι μια άλλη μέθοδος στην οποία ο διαχωρισμός με μεμβράνη χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή πόσιμου νερού υψηλής ποιότητας.